La recuperación pasiva de energía en medusas contribuye a una ventaja propulsiva sobre otros metazoos

Las poblaciones de zooplancton gelatinoso son bien conocidas por su capacidad para apoderarse de ecosistemas perturbados. La habilidad de estos animales para superar en competencia y reemplazar funcionalmente a los peces que exhiben un modo predatorio visual efectivo es contraintuitiva porque las medusas se describen como nadadores ineficientes que deben depender del contacto directo con la presa para alimentarse. Mostramos que las medusas exhiben un mecanismo único de recuperación pasiva de energía, el cual es aprovechado para permitirles viajar un 30% más lejos en cada ciclo de natación, reduciendo así la demanda de energía metabólica de los músculos natatorios. Al tener en cuenta las grandes diferencias interespecíficas en las tasas metabólicas netas, demostramos, contrariamente a las opiniones predominantes, que la medusa (Aurelia aurita) es uno de los propulsores más eficientes energéticamente en el planeta, mostrando un costo de transporte (julios por kilogramo por metro) más bajo que otros metazoos. Estimamos que la reducción de la demanda metabólica mediante la recuperación pasiva de energía mejora el costo de transporte en un 48%, permitiendo a las medusas alcanzar los grandes tamaños requeridos para encuentros suficientes con presas. Los cálculos de presión, utilizando tanto dinámica de fluidos computacional como un método recién desarrollado a partir de mediciones empíricas de campo de velocidad, demuestran que este empuje extra resulta de la presión positiva creada por un anillo de vórtice debajo de la campana durante la fase de llenado de la natación. Estos resultados demuestran una base física para el éxito ecológico de los nadadores medusanos a pesar de su simple plan corporal. Los resultados de este estudio también tienen implicaciones para el diseño bioinspirado, donde se requiere una propulsión de baja energía.